基于M/G(n)/C/C排队模型的高速公路 行程时间估计

为解决现有高速公路行程时间估计并未考虑交通流实时变化特性的问题,以宏观交通流中 流量—密度—速度之间的关系为基础,以速度与密度的线性模型和指数模型为例,假设车辆到达 服从泊松分布,构建了高速公路路段M/G(n)/C/C状态相关性排队模型,该排队模型服务时间与系 统内的车辆数有关,充分反映了交通流的随机性。在Vissim 中构建仿真路网,通过对比仿真实验 结果与模型计算结果可知,两者基本一致,误差在5%以内,且指数模型较线性模型适用范围更 广,更符合实际情况。     

混合交通流的动力学模型

引入超车换道流量，建立了混合交通流的连续性方程；通过对交通流参数的微分变换,建立了混合交通流的运动微分方程．连续性方程和运动微分方程构成了混合交通流的动力学模型．将模型应用于无超车换道交通流，求出了流量和密度之间的关系．结果表明在低密度段模型与实测数据吻合．     

信号灯控制下的交通流模型

首先引入交通流基本函数,推导出流量、密度、速度３者之间的关系,在此基础上对交通流连续运动建立方程,并引入特征线,从几何意义上分析求解结果。发现对于沿车流方向前面车流密度小,后面密度大的情形完全适合,但对于相反情形却不适用,从而引出了间断交通流方程。最后利用这两方程讨论了红绿灯相继出现时交通流的变化全过程。     

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将交通流模型表示成拟线性一阶双曲型偏微分方程组;按照方程组中的系数值，对交通流的各种宏观模型进行了分类;依据特征线的特征速度是否小于宏观运动速度，模型是否依赖外来的速度一密度平衡关系以及模型代表的交通流特点等三项指标对模型进行了评价.结果表明有三种比较理想的交通流模型.     

最小安全间距约束下拥挤交通流速度-密度关系模型

根据交通拥挤状态下交通流速度与密度一致性变化的特点,分析了拥挤交通流的平均车间时距为定值的原因,并结合最小安全间距约束提出了交通拥挤状态下的速度-密度关系模型。研究了驾驶人的平均反应时间和交通拥挤状态下的最小车间时距的关系,对速度-密度关系模型的反应时间进行参数标定。分析了不同车辆长度、阻塞停车间距和反应时间下的速度-密度关系,利用提出的速度-密度关系模型、Greenshields模型、Greenberg模型、Underwood模型、Northwest模型、Edie模型对美国US-101、I-80两条高速公路的交通数据进行拟合,得到了拟合结果和绝对误差。分析结果表明:提出的速度-密度关系模型能够从理论上解释交通拥挤状态下速度与密度的变化关系和速度-密度数据的离散现象;和其他模型相比,提出的速度-密度关系模型在拟合2条高速公路交通数据时的绝对误差最小,分别为4.91、7.50veh·km-1。基于最小安全间距约束的速度-密度模型刻画了拥挤交通流的本质特征,且对现实数据能够取得更好的拟合效果。     

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本文旨在研究期望速度对速度—密度曲线的影响.通过引入期望速度建立了新的博弈表和相应的交通流中观模型,利用VBA和Matlab混合编程技术开发了相应的计算程序.对于一个期望速度类情况,分析了期望速度相同时不同的道路条件对应的速度—密度曲线,以及相同道路条件下,不同期望速度对应的速度—密度曲线.对于多个期望速度类的情况,研究了多个期望速度的变异系数对车流平均速度的影响,以及慢车比例对车流平均速度的影响.得出结论,驾驶员的期望速度差异是影响车流平均速度的主要因素之一.当密度较小时,交通流处于个体流模式,此时交通流平均速度主要由期望速度差异决定;当密度较大时,交通流处于集体流模式,此时交通流平均速度主要由密度决定.     

交通流参数的微分方程

流量，速度和密度是表征交通流特性的三个基本参数，随市面上ITS（intelligent transportation system)技术的应用，传统的流量-速度-密度关系将有变化，文中研究了交通流三个基本参数的全微分方程（动态方程），三参数之间关系曲线的斜率，提出了衡量车辆反应快慢的速度延迟系数。     

利用高速路录像资料的交通流测量新技术

本文提出一种利用城市高速道路交通录像资料测量交通流模型中各种参数的新方法.通过测量和分析获得了Kerner非线性模型中的临界密度,宽运动堵塞的传播速度和Greenshields模型中的畅行速度等参数.结果显示,这是一种操作性强、成本很低且有多种应用前景的交通流测量新技术.     

与车辆跟驰理论统一的一维交通流动力模型研究

从交通流的连续性假设开始将交通流中的每一个参数(包括交通压力)都在流体流中 找到了恰当的比拟.通过理论推导,得出了类似一维可压缩理想流体流动的交通流连续性方 程、欧拉微分方程和动量方程.并从一维定常交通流的分析研究中,得出了交通压力的数学表 达式.从而得出了由连续性方程、欧拉微分方程、交通压力表达式和状态方程构成的一维交通 流动力模型,论证了该模型与车辆跟驰理论是统一的.     

适应ITS的交通流参数之间的关系

流量、速度和密度是表征交通流特性的三个基本参数．随着ITS中纵向避碰技术和自动公路技术的应用以及车辆制动性能的提高，车辆能够以相同速度在较高的密度条件下行驶或在相同的密度条件下能够以更高的速度行驶．传统的流量-速度-密度关系将有变化．文中研究了适应ITS的交通流三个基本参数之间的关系模型，模型中引入了自由流密度，并用实测数据对模型进行了验证．     

基于Robertson 模型的异质交通流车队离散研究

为充分描述异质交通流条件下的车队离散规律,为信号协调控制提供理论基础,结 合异质交通流条件下的车流特征和Robertson 模型计算速度快的优点,对多股交通流分别建 模,并在此基础上构建异质交通流车队流量离散模型.通过实际调查数据,分析下游交叉口到 达流率分布与上游交叉口离去流率分布之间的关系,并将本文模型和Robertson 模型与实际 数据进行比较分析.结果表明,与Robertson 模型相比,本文模型能够更好地描述异质交通流条 件下的车队离散规律,平均预测均方误差减少了8.29%.     

行程时间服从混合高斯分布的车队离散模型

为充分描述异质交通流条件下的车队离散规律,为信号配时优化、公交优先控制提供理论基础.考虑异质交通流条件下车辆行程时间分布特点,采用混合高斯分布拟合车辆行程时间分布.基于此,从流量角度推导了异质交通流条件下车队流量离散模型.通过实际调查数据,分析了下游交叉口到达流率分布与上游交叉口离去流率分布之间的关系,并将本文模型与Robertson模型、实际数据进行比较分析.结果表明,本文模型能够更好地描述异质交通流条件下的车队离散规律,与Robertson模型相比,平均预测均方误差减少了27%.     

快速路与城市地面道路集成最优控制

分析快速路和城市地面道路的运行特点,建立一个集成快速路和地面道路的宏观交通流模型。分别运用METANET模型和Kashani模型来描述快速路与地面道路的动态行为。阐述快速路模型和城市地面道路模型的衔接机理—通过入口匝道和出口匝道来实现,然后对相关的最优控制问题进行说明,提出以通过快速路系统和城市地面道路系统的总运行时间最小为优化目标函数,并据此确定相应的优化控制策略,以取得最优的城市综合交通系统效益。     

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信息化是现代交通发展的特征之一.信息化作用对道路交通配流的影响分析是智能交通的基础.本文在国、内外研究成果的基础上,从交通出行效益、交通量代替作用、理想信息化状态下交通流分布特点以及信息化水平、质量与信息接受水平对配流影响等多角度,将信息化对交通流分布影响进行了机理分析,并提出了在配流过程中考虑信息化因素的建模思路,为进一步量化信息因素对交通的影响作用,实现交通信息化、智能化管理提供依据.     

多桥水域航道通过能力仿真研究

为了确定内河多桥水域的航道通过能力,提出多桥航道的交通流仿真模型.以长江武汉段的多桥航道为研究对象,收集大量的船舶交通流历史数据,用统计的方法分析这些数据获得交通流特征,提出基于蒙特卡罗方法的船舶生成模型、队列模型、航路模型和船舶运动模型等;开发仿真系统并对模型进行验证;通过仿真实验确定多桥水域的航道通过能力.仿真结果表明,所提出的内河多桥航道交通流仿真模型是可行和有效的;在目前的通航条件下,长江武汉段多桥水域的航道通过能力与实际的交通流量相比显得非常富余;在安全航速范围内,通过整体提高船舶的航行速度可以显著提高航道的通过能力;航道水深的变化对上行和下行航道通过能力的影响具有明显的差异.     

强化学习型匝道控制模型的研究

高速公路上的交通堵塞造成了道路利用效率低下,并伴随着能源消耗和环境污染问题,因此各种各样的高速公路控制方法应用于缓解交通堵塞。本文提出强化学习型匝道控制模型,该模型以交通流模拟为预测工具,以人工智能的强化学习为最优化选择模型,并具有一定的自主性、有记忆功能和性能反馈功能,且是一种动态的过程。应用JAVA针对不同的交通状态进行模拟再现,模拟结果表明匝道控制模型对于减少交通堵塞具有显著的效果。     

元胞自动机交通流模型研究现状

交通流理论研究是以建立能够描述实际交通一般特性的交通流模型,从而揭示交通流的基本规律。在非线性科学和复杂性科学的推动下,元胞自动机模型成为研究交通流的一种新的交通流动力学模型。介绍元胞自动机交通流模型的产生与发展,分析用于道路交通、城市路网和轨道交通中的几种经典的元胞自动机交通流模型,并对今后可能的研究趋势进行展望。     

高速公路瓶颈区域可变限速阶梯控制方法

针对高流量条件下高速公路主线瓶颈路段交通流运行态势恶劣导致通行效率降低的问题,从高速公路瓶颈路段交通流时空特性出发,对元胞传输模型进行扩展,使其能够对瓶颈路段和可变限速条件下交通流运行情况进行描述;在此基础上,构建可变限速控制模型,并采用阶梯限速控制方法对主线交通流进行控制,防止限速路段车辆排队上溯影响上游匝道车辆的正常通行.算例仿真结果表明:本文提出的瓶颈区域可变限速阶梯控制方法能够有效缩短车辆行程时间,在可变限速条件下,与无控制和仅单路段主线控制相比,车均延误分别减少了13.78%和1.60%.      

量纲分析理论在交通流分析中的应用

针对交通流模型的多样性和同一参数测量值的变化,分析了建模思想和测量统计方法一致性的必要。根据模型参数的物理意义,通过量纲分析方法,对各种交通流模型及其参数进行研究,从中得到各个模型之间本质上具有相似性的基本结论,以及主要无量纲参数之间的函数关系式。对交通流局部密度增大后消散问题从无量纲入手,得到的无量纲结论能够说明有量纲低速和高速交通流模型问题。此示例说明量纲分析方法对交通流模型及其参数研究具有理论和实际应用价值。     

四车道高速公路部分占用超车道交通控制区交通特性及通行能力研究

针对四车道高速公路部分占用超车道交通控制区开展研究,得到交通控制区各主要区段行车道和超车道上的流量分布曲线,换道方向与换道率曲线,速度分布曲线,标定 Greenshields 模型并据此确定各主要区段的道路通行能力. 研究结果表明：当交通量处于较低水平时,超车道的利用率较低,只有正常水平的20%左右,此时应对车道划分、车道设置及交通控制方式等进行优化调整;较低交通量水平下,交通控制区的平均车速、运行速度等均较高,宜使用运行速度作为限速值的取值依据;施工作业区段的道路通行能力只有正常路段的 89%左右,在保障交通安全的前提下应着力提高瓶颈路段的道路通行能力,并将瓶颈路段的断面通行能力作为是否进行强制分流的依据.